某沿海高速公路涵洞病害成因及处理措施浅析

1、某沿海高速公路涵洞病害成因及处理措施浅析2008年第12期西部探矿工程181?隧道工程？某沿海高速公路涵洞病害成因及处理措施浅析张晔芝，赵博(中南大学土木建筑学院，湖南长沙)摘要:针对高速公路既有涵洞产生的病害，分析病害成因,并根据涵洞的结构特点提出了合适的处理措施.关键词:涵洞;病害原因;处理措施中图分类号：U457 文献标识码:B 文章编号:10O45716(2008)120181 O5l概述涵洞在公路工程中占较大比例，是公路工程的重要组成部分，主要表现在工程数量和工程造价上.据有关资料介绍:涵洞工程数量约占桥涵总数的6070,平原地区，每公里约有13座;山岭重丘区，每公里平均约有46座.

2、涵洞工程造价约占到桥涵总额的4O左右.随着国民经济的飞速发展，公路交通运输任务日益 繁重,涵洞作为公路的基本构筑物，在大自然环境(风， 霜，雨，雪，冰冻，高温，水流冲击)和车辆荷载作用下易 产生病害，使其功能性及安全度有所降低，对公路的正 常安全通行造成威胁，甚至会给社会经济和人民生命财 产造成重大危害.对广东某沿海高速公路上三百多座 既有涵洞进行了详细科学的检测,发现存在的主要病害 有:(1)涵洞口，洞内淤塞;(2)洞口翼墙病害;(3)涵身施 工接缝病害；(4)涵身混凝土外观较差;(5)涵身混凝土 结构裂缝.根据这些外业检测项目结果,对病害产生的 原因进行了细致的分析，并针对性的提出了病害的

3、处理 措施.2病害特征和成因分析2.1涵洞口，洞内淤塞在检测中我们发现，有此类病害的涵洞以圆管涵为 主，占整个涵洞数量的15左右,亦有少部分盖板涵也 存在此类病害.涵洞进出水口有植物生长,淤积泥砂堵塞涵洞口， 影响涵洞的过水能力，洞内淤泥淤砂且有积水,实际过 水能力减小.个别涵洞淤塞较严重，涵内淤塞泥砂达 1.6m,严重影响了涵洞的过水能力.此类病害主要原 因有以下两点：由于本段高速公路地处华南，属于压热带气候， 降雨量较多，又地处沿海，夏季多见台风等强对流天气， 雨水将高速公路两侧山体冲刷，将泥沙等淤积物冲人洞 内，加之养护不及时，久而久之造成淤塞物堆积，洞内堵 塞,涵洞过水能力下降；沿海软

4、基地段涵洞整体或中部或产生沉降，造 成涵底标高位置降低，出水口标高相对增大，洞内积水 及泥砂无法自行排出，形成淤塞.2.2洞口翼墙病害检查中发现，约有17的涵洞存在洞口翼墙病害，且以盖板涵为主，主要为墙体上部水平裂缝，斜裂缝，少 量中部竖向裂缝或与涵台脱开.墙体上部水平裂缝，斜裂缝特征表现为:上宽下窄， 裂缝宽度一般不超过0.15mm,此种裂缝形成的主要原 因如下：涵台上部填土不密实，车辆冲击荷载作用下产 生侧向压力过大.涵台与台背翼墙之间的缝隙被顶死，从涵体盖 板上传递来的过大推力引起翼墙的剪切裂缝. 翼墙竖向裂缝大多没有贯穿，且裂缝宽度在o.2mm以内，主要原因是由于混凝土的收缩和温差所致

5、. 个别涵洞存在翼墙与涵台脱开的病害，主要原因是墙体局部地基软弱，台背土压力过大，墙体相对涵台产生不均匀沉降.2.3涵身施工接缝病害涵身施工接缝处主要病害为开裂和渗水，由于结构及施工方法的差异，此类病害比较普遍，在圆管涵与盖板涵中特征有所不同，具体如下：圆管涵中此类病害主要表现为涵洞管节施工接缝处填缝料落，施工接缝过宽且未封闭,部分涵洞管节接缝处存在渗水，渗砂现象.个别涵洞由于施工接缝过宽，且缝内无防水材料从而产生空洞，可见路基填土.病害原因系本身施工质量不良或涵洞部分节段的地基182西部探矿工程2008年第12期较薄弱，导致各节段问不均匀沉降，引起施工接缝开裂，错台;涵洞节段施工接缝过大，防

6、水处理有缺陷.盖板涵中此类病害主要表现为盖板与涵台(或帽梁)交接处渗水结晶，此类病害较为普遍.涵台身出现漏水渗水现象，严重处的涵台身常年有水迹且长有青苔，主要发生在涵台身与盖板交界处.系因路面的雨水渗入涵上填土中，加之涵台身附近填土排水不畅，导致涵顶填土的含水量过大，而防水设施不完善，以至于填土积水从涵台身处渗出.这种渗水现象在路基边坡范围内的涵台身尤为明显.对于混凝土涵台结构,渗水将加剧混凝土的风化，影响结构的耐久性.对于浆砌片石 涵台结构，长期渗水将会使砌体砂浆的强度和粘结力降 低，从而影响了涵台身的整体性.2.4涵身混凝土外观较差约有2O的涵洞混凝土结构外观较差，主要表现为圆管涵管内壁和

7、盖板涵盖板底部局部混凝土表面粗 糙不平，蜂窝麻面，破损，剥落露筋.这种病害在混凝土结构物中较为常见，主要是由于混凝土施工质量差所致，钢筋保护层厚度不够且混凝土 振捣不密实，以至混凝土内钢筋锈蚀,体积产生膨胀，造 成锈蚀钢筋周围混凝土剥落.由于钢筋锈蚀程度不大,并且按桥规JTGD62的有关公式计算，钢筋锈蚀短期内对结构的承载力没有 影响,但是对涵洞结构的耐久性影响较大，表层混凝土 剥落会导致内部钢筋锈蚀,继而引起钢筋混凝土更大面 积的锈蚀开裂，长期作用会导致截面刚度降低,钢筋有 效直径减小，对承载力将造成影响.2.5涵身混凝土结构裂缝检查中发现约有53涵洞存在不同程度的涵身混 凝土结构开裂情况,

8、此类病害的表现形式主要有以下几 种：圆管涵管内壁纵向开裂（本文中所指纵向和横 向均指结构物方向，以下同).本次检查的圆管涵中，管 节普遍存在不同程度的纵向裂缝,主要分布在顶部或腰 部.纵向裂缝可分为两种,一种是管节表面裂缝，这种 裂缝宽度较小，一般小于0.2mm，未贯通管节，主要是 由于施工时养护不及时，混凝土干缩引起;另一种是管 节通长纵裂，且宽度较大，最宽的达1.6mm，系由于管 涵周围填土密实性差，管涵的侧向约束不足，涵上填土 压力过大,管节承载力不足造成，或施工时涵上填土碾 压时，过大的压力造成.盖板涵盖板底部横向裂缝.这类裂缝可分为三种:表面短细裂缝，主要是由于温度影响和混凝土收 缩

9、引起.整体现浇板在荷载作用下产生较大的纵向 弯矩,超过了板体的纵向抗弯能力，从而引起板体出现 横向裂缝，个别裂缝宽度较大，最宽处达2.1mm.涵 台沉降缝处盖板未采取相应的变形措施,对应处存在横 向裂缝，这主要是由于涵台身出现了沉降差异而导致盖 板产生剪切裂缝.横向开裂后，裂缝截面的刚度明显降 低,通过计算比较，横向开裂对荷载的横桥向分配(或整 体受力性能)的影响比较大，但对结构承载能力的影响 较小，而且需结合纵向开裂情况，对结构的实际承载能 力进行综合评价.盖板涵涵台身开裂.这类裂缝分为竖向，水平两种:竖向裂缝集中出现在盖板涵非施工接缝的位 置.有些仅是在台身中部出现短细的断续裂缝,主要是

10、温度影响和混凝土收缩引起的表面裂缝,对结构受力影 响不大;而有些是沿着涵台身通长分布,裂缝宽度上下 不一致，主要是由于局部基础出现了不均匀沉降引起.涵台水平开裂，一般在一个或几个施工节段内贯通. 主要是由于施工时涵身分两次浇筑，新旧混凝土在分界 面处胶接不良，出现施工缝，加之重载冲击作用，导致台 身水平开裂;对于砌石涵台，由于勾缝处砂浆脱落，导致 沿勾缝位置水平开裂.不论何种原因产生的裂缝，都会对混凝土结构的耐 久性造成影响.钢筋混凝土结构的裂缝与钢筋的腐蚀 相互作用.钢筋腐蚀与混凝土的碳化，氯离子侵蚀以及 水分,氧气的存在条件是分不开的，而提供这种条件的 通道一个是毛细孔道，另一个是裂缝，其

11、中裂缝对钢筋 腐蚀的影响更大.混凝土开裂后,钢筋的腐蚀速度将大 大加快.钢筋腐蚀后，生成的腐蚀物体积膨胀,产生顺 筋裂缝，由于裂缝的进一步扩展提供了使侵蚀破坏作用 逐级升级，混凝土耐久性不断下降的渠道，形成导致混 凝土结构耐久性进一步退化的恶性循环.所以应对混 凝土的裂缝加以重视，尤其是宽度在0.2mm以上的裂 缝.2.6其他病害检查发现，部分涵洞洞口附近路基填土边坡存在冲 刷，滑坡等现象，产生此类病害的原因主要是由于雨水 冲刷;多数涵洞顶路面存在不同程度的开裂，有个别涵 洞顶路面存在下沉现象.对于暗涵来说此类病害系由 于路基的不均匀沉降所致,对于明涵来说系由于台背填 土不密实所致.3病害处理

12、措施3.1涵洞口，洞内淤塞处理及时清除洞口洞内淤积的泥砂，以增加过水断面， 在进出水口设置沉砂井来防止泥砂淤积,疏通洞口附近 排水通道,使洞口铺砌于上下游水槽平顺合适.降低出 2008年第12期西部探矿工程183水口的标高，以利于洞内积水的排出，并加强日常养护， 尤其在台风等强对流天气过后.3.2施工接缝病害处理对施工接缝脱开的管节用干燥麻絮浸透沥青后填 实封闭，及时将涵顶路基填土空洞填实;对接缝错台，开 裂的涵洞进行监测,对于病害严重且有进一步发展趋势 的涵洞节段进行地基压浆补强，提高地基承载能力修复 存在破损的路面，完善路面防排水系统,对涵台身进行 防排水处理，增设泄水设施.3.3混凝土剥

13、落露筋等外观病害处理根据公路桥涵养护规范的要求，对混凝土的空洞，蜂窝，麻面，剥落露筋等应先将松动的保护层凿去，并清除钢筋锈迹，然后修复保护层，如损坏面积不大可 用环氧砂浆修补，如损坏面积过大可用喷射高强度等级 水泥砂浆的方法修补.3.4混凝土裂缝处理修补混凝土结构裂缝的目的在于使结构恢复因开 裂而降低的功能，保证结构的耐久性.对于一般较细的 裂缝,对梁的强度影响不大.当裂缝较多且宽度较大 时,梁的刚度要相应降低，同时钢筋受有害介质的侵蚀， 结构物的寿命也要缩短.所以钢筋混凝土构件,应视裂缝的大小，分别采用采用下列方法处理：裂缝宽度O.2mm时应进行封闭处理，一般 涂刷水玻璃或环氧树脂胶.裂缝断

14、度O.2mm时应采用压力灌浆法或注环氧树脂胶.修补裂缝的主要材料为环氧树脂和水泥，修补时应 注意使用材料及其配合比,修补常用方法有表面封闭和 压力灌浆,具体步骤如图1所示.3.5其他病害处理一目*一图一国一国一一圉一图1裂缝处理流程对涵洞口附近冲刷破损的边坡及时进行加固处理，可以采用加铺土工隔栅并新植草等;用沥青修补涵顶路 的面裂缝，并增设路基沉降观测点.4工程实例4.1工程概况该高速公路上某钢筋混凝土盖板涵，设计涵高为4.Om,跨径为4.5m,C25级现浇钢筋混凝土盖板,C25 级现浇钢筋混凝土台身,C25级钢筋混凝土扩大基础， 涵长为46.26m(/结构见图2).涵洞与路面正交， 涵顶最大

15、填土高度为2.1m.设计荷载为汽车一超20 级,挂车一 120级，设计时速为120km/h.通过检测发现该涵洞存在的主要病害为:涵台普 遍存在竖向裂缝，有个别横向裂缝,除左幅洞口处0# 涵台有一竖向通长(L 一 2.65m)裂缝宽度为0.24mm以 外,大部分裂缝宽度都在0.2mm以内;翼墙竖向横 向开裂，且裂缝宽度超过0.2mm.具体病害位置如图3 所示，裂缝值见表1.表1盖板涵涵台及翼墙裂缝值1291O1112o.18O.2o.08o.12o.1o.1O.1o.12o.09o.1o.1O.O9O.1o.16o.12o.18o.15o.15o.10.1o.08o.12o.15O.18o.1o

16、.12o.18o.24o.18o.14o.15o.12o.19o.1o.1O.1454647O.13O.1O.1O.O8o.07o.12o.1o.18O.22o.33O.25踮鼹m骼8鸲”m 獬 8m%8嬲88弘8够mm踮8船88mM加O5O5)O)O 小 588184西部探矿工程2008年第12期5ra 广.2D151D0S0L 一涵身断面图嵬抽进一-龟螬23t3图2涵身结构图涵身平面图单位：(c,;I(ifll262 翼墙/4/321l6/7,3,1L一 424f32l翼墙/墙左幅1#涵台右幅图3盖板涵涵台及翼墙裂缝示意图4.2病害成因分析(1)涵台裂缝分析:竖向裂缝大部分发生在涵台的中上

17、部，且为断续裂缝，宽度较小,主要原因是由于台身混凝土干缩及温差引起,0涵台靠近左幅洞口处的通长裂缝，特征为下宽上窄,主要原因是软基地带的地基沉降;，(2)翼墙裂缝分析:从裂缝特征看，横向裂缝上下面稍有错动，主要原因是由于路面冲击荷载作用下，台背填土松动，滑移，对翼墙产生的切向力所致.4.3病害处理措施对于涵台裂缝，宽度在0.2ram以下的裂缝进行表面封闭即可，而对于宽度大于0.2mm的裂缝，先进行表面处理，然后用环氧树脂浆液进行注浆处理.对于翼墙裂缝，先进行表面处理，然后用环氧树脂浆液进行注浆处理，并在翼墙下部加砌挡土墙，以防止5mD5D5裂缝的进一步发展.5结论针对高速公路既有涵洞的一些病害

18、进行分析，找出产生病害的原因，提出加固处理的具体办法，实践证明 此修补措施是行之有效的.这对以后可能的加固工作 具有重要的现实意义，对我国大量既有涵洞的加固改造 有一定的参考价值.参考文献：1JTGHll-2004公路桥涵养护规范s.E23李永刚.孙建生.软基涵洞土压力分析J.土木工程，2003,36(6):96-99.E3张炜,李家绪，等.盖板涵上填土高度分析J.公路,2OOl (9):35-37.E43管枫年，洪仁济，等.涵洞M.2版.北京:水利水电出版 社,1989.2008年第12期西部探矿工程185EsI王国鼎，袁海庆，等.桥梁检测与加固M.北京:人民交通 出版社,2003.63张树

19、仁，王宗仁.桥梁病害诊断与改造加固设计l-M.北 京:人民交通出版社,2006.CauseAnalysisandTreatmentofDeficienciesofExistingCoastalHighwayCulvertZHANGYe-zhi,ZHA013o(SchoolofCivilandArchitecturalEngineering,CentralSouthUniversity,ChangshaHunan,China)Abstract:Accordingtodeficienciesappearedinexistinghighway culvert,analysisofdeficienci

20、esispresented,andacomfortable treatmentmethodsuitablefortheculvertstructureremedyisproposedaswell.Keywolds:culvert;causeofdeficiencies;treatmentmethod （上接第180页）27cR1b1v12nR2b2v2式中:R,Rz进端与出端叶片定位圆半径；b,b2进端与出端叶片高度；v,V2进端与出端矿浆流动速度.浮选机设计中往往在叶片上方的盖板上设置循环 孔，其位置对应与叶片中部，用于引入槽内循环矿浆，这 样就增加了进入叶轮叶片的通道面积，此时进端叶片高 度可适当减少.为保持矿浆离开叶片时具有向上的垂 直分速度，叶轮盘常制成皿形，叶片顶部则是水平的.5叶片厚度与流道图2XJK型多数叶轮的叶片呈辐射状布置在叶轮圆盘上.如 果定子叶片是径向的，则叶片的一边经磨损后可将叶轮 反转,以延长它的使用寿命，否则，叶轮不能反转.如 XIK型叶轮就不能反转如图2.越接近叶轮外缘，圆周 速度越高，磨损越严重.因此，设计叶片时，越靠近叶轮 外缘,叶片应该越厚.然而，叶片变厚必造成流道变窄， 因此，叶轮的叶片数不宜过多,一般为6个.如果一定 要增加叶片数量，一种折中的方法是采用长短交错的叶 片.HCC型浮选机采用